09.11.2021 биология 12 группа

09.11.2021 г. Биология 9 группа

Тема « Закономерности изменчивости. Наследственная  (генотипическая изменчивость)»

Цели: Восстановить в памяти уч-ся значение термина « изменчивость»; усвоить характеристику наследственной изменчивости; сформировать знания о типах мутаций и частоте их появления, значении мутаций; научить уч-ся определять наследственную изменчивость по её характеристикам, сравнивать её с модификационной; приводить примеры, иллюстрирующие проявление генотипической наследственности; познакомить уч-ся со способами и приёмами получения мутаций; раскрыть опасность загрязнения природной среды мутагенами. ( Слайд 1)

Эпиграф: « Плохо приходится тому, кто полагает, что генетикой можно пренебрегать. Даже самый умный не подозревает, сколько недостатков он может таскать в своих хромосомах» . Вильгельм Швебель(немецкий учёный, публицист)( 19 век)

Тип урока: изучение нового материала; первичное закрепление знаний и способов деятельности.

Методы, используемые на уроке: репродуктивные, частично- поисковые, проблемные.

Основные понятия: наследственность, изменчивость, генотипическая изменчивость , модификационная ( фенотипическая

(ненаследственная)изменчивость, определённая(групповая)изменчивость, комбинативная изменчивость, норма реакции, цитоплазматическая изменчивость, мутация( генная, геномная, хромосомная, доминантная, рецессивная, соматическая, генеративная, индуцированная, полезная, вредная, нейтральная, летальная, полулетальная, прямая, обратная), полиплоидия, анеуплоидия, мутагенез, мутант, мутаген.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация по теме, гербарные экземпляры растений с проявлением наследственной изменчивости, информационные карточки, стенд « Основные вехи в истории генетики».

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Актуализация знаний. 1. Фронтальная работа. - Вспомните, что такое наследственность. – Что такое изменчивость? – Каким способом передаются наследственные признаки? – Какие виды изменчивости вы знаете? – Кем был сделан первый, действительно научный шаг вперёд в изучении наследственности? – В каком веке учёные стали осознавать в полной мере важность законов наследственности и её механизмов? – Объясните, чем вызван интерес современных учёных к проблемам изменчивости и наследственности? – Почему генетика занимает центральное место в современной биологии? – Каким специалистам нужны генетические знания? ( Чтобы помочь уч-ся ответить на поставленные вопросы обращаю их внимание на стенд « Основные вехи в истории генетики»).

Для конкретизации определений наследственности и изменчивости в качестве примеров указываю на: 1) по наследственности: а) сходство потомков с родителями среди людей, животных, растений; б) наследование сортами и породами качеств родителей при выращивании и содержании их в сходных условиях; в) существование в природе множества видов животных и растений, которые существуют сотни миллионов лет и сохраняют сходство со своими предками, ископаемые останки которых дошли до нашего времени. ( Слайд 2)

2) по изменчивости: а) снижение урожая зерновых при плохом агрофоне, низкая удойность молока при плохом кормлении коров, светло- зелёный цвет листьев при недостатке азота, света; б) появление среди людей альбиносов, шестипалых людей, карликов и т.д. в) люди, живущие на планете Земля, такие одинаковые и такие непохожие. Среди них не найдёшь генетических и психологических двойников – ни по соседству, ни на противоположной стороне планеты, ни в прошлой истории человечества, ни в будущем. ( если этих примеров не было в ответах уч-ся) ( Слайд 3)

III.Изучение новой темы.

1.Продолжим наше знакомство с закономерностями изменчивости и с современной классификацией форм изменчивости.

обсуждают записи в тетрадях и дают ответы на поставленные вопросы).

Основной вклад в наследственную изменчивость вносит генотипическая изменчивость.

Материал о слагающих генотипической изменчивости в учебнике В.Б.Захарова, С.Г.Мамонтова, Н.И.Сонина, используемом у нас в школе, излагается достаточно подробно, чтобы уч-ся после работы с текстом могли дать ответы на поставленные выше вопросы. Но в этом учебнике нет информации о цитоплазматической изменчивости. Поэтому даю информацию о ней по учебнику Д.К. Беляева после проблемного вопроса уч-ся: - Ведущую роль в генетических процессах играют ядро и хромосомы. Можно ли рассматривать это как свидетельство отсутствия какой-либо роли цитоплазмы в передаче свойств из поколения в поколение? (Ответы уч-ся).

Комментарий учителя.

Участие цитоплазмы в формировании некоторых признаков связано с работой внеядерных генов, расположенных в органоидах. Митохондрии и хлоропласты содержат ДНК, её гены кодируют ряд признаков. О наличии внеядерных генов свидетельствуют данные о наследовании некоторых признаков у растений. Пластидное ( хлоропластное) наследование обнаружено у ряда растений: ночной красавицы, львиного зева, кипрея и др. У них наряду с формами, имеющими зелёные листья, существуют пестролистные формы, с чередованием пластид, способных и неспособных к синтезу хлорофилла. Наследование этого признака не укладывается в рамки законов Менделя. Наследование пестролистности связано с передачей при клеточных делениях двух типов пластид – зелёных ( хлоропластов ) и бесцветных( лейкопластов). Пластиды воспроизводятся в клетке автономно и случайно распределяются между дочерними клетками. Из клеток, содержащих смесь зелёных и бесцветных пластид, при делении могут появляться клетки трёх возможных типов: содержащие только неокрашенные, только окрашенные пластиды и содержащие смесь пластид, что приводит к образованию зелёных, пестрых( мозаичных) и белых участков растения. Поскольку единственный способ проникновения пластид в зиготу – через яйцеклетку, а не через спермий( так как он не содержит пластид), наблюдается материнское наследование. ( Слайд 4) Цитоплазматическое наследование характерно и для животных и микроорганизмов . Благодаря наличию ДНК не только в ядрах, но и в органеллах цитоплазмы живые организмы получают определённые преимущества в процессе эволюции. Ядро и хромосомы отличаются генетически обусловленной достаточно высокой устойчивостью к постоянно меняющимся условиям среды. В то же время хлоропласты и митохондрии развиваются до некоторой степени независимо от клеточного деления, непосредственно реагируя на воздействия различных факторов окружающей среды. Таким образом, они имеют потенциальную возможность обеспечить быстрые реакции организма на изменения внешних условий.

Мутационная изменчивость является результатом мутаций. Термин « мутация» ( от лат. «mutatio” – изменение, перемена) впервые в 1901 г. ввёл в науку голландский генетик Г. де Фриз, описавший самопроизвольные мутации у растений. ( Слайд 5) В результате анализа и обобщений своих наблюдений де Фриз создал мутационную теорию, основные положения которой не утратили своего значения до настоящего времени.

Основными положениями теории являются следующие: 1. Мутации возникают внезапно, скачкообразно.

 2. Мутации наследуются, то есть стойко передаются из поколения в поколение.

3. Мутации не направлены: мутировать может ген в любом локусе, вызывая изменения как незначительных, так и жизненно важных признаков.

 4. Одни и те же мутации могут возникать повторно.

 5. Мутации носят индивидуальный характер.

По характеру изменения все мутации делятся на три группы: геномные, хромосомные, генные. Для уточнения изменений генетического материала уч-ся раздаются информационные карточки « Типы мутаций».

Типы мутаций

↓

-Изменение расположения Полиплоидия -кратное - Транслокация нуклеотидов в молекуле ДНК увеличение числа хро- - Делеция

-Выпадение одного или несколь- мосом(2n,4n…) - Дупликация

ких нуклеотидов из молекулы ДНК Анеуплоидия- нехватка хро- - Инверсия

- Внедрение в молекулу ДНК одного мосомы(n- 1, 2n- 1…); - Концевая утрата

или нескольких лишних нуклеотидов Наличие добавочной хро-

- замена одного нуклеотида на другой мосомы (n+1, 2n +1…)

( имеющий иное азотистое основание)

При хромосомных мутациях происходят изменения в структуре хромосом, затрагивающие несколько генов.

Схемы хромосомных перестроек

инверсия транслокация

А В Е Д С F G А В С F G Д Е

↖ ↗

А В С Д Е F G

Нормальная хромосома

↙ ↓ ↘

А В Е F G А В С Д Е А В С Д Е С Д Е F G

делеция концевая утрата дубликация

( Слайд 7)

Полиплоидные организмы часто обладают благоприятными признаками- более крупными размерами, выносливостью, устойчивостью к заболеваниям. Большинство наших культурных растений- полиплоиды, образующие крупные плоды, запасающие органы, цветки, листья. – Полиплоидия у животных встречается крайне редко, как вы думаете, почему? – Каковы причины полиплоидии?

Комментарий к схеме с описанием некоторых генных, хромосомных, геномных болезней человека. – Нехватки, или дефишенси, - потеря концевых участков хромосомы; - Делеции- выпадение участка хромосомы в средней её части; - Дубликация- двух- или многократное повторение набора генов, локализованных в определённом участке хромосомы; - Инверсия – поворот участка хромосомы на 180®; - Транслокация – перенос участка к другому концу той же хромосомы, либо к другой, негомологичной хромосоме.

Примеры хромосомных перестроек у человека: Тяжёлое наследственное заболевание синдром « кошачьего крика»( назван так по характеру звуков, издаваемых больным младенцем) обусловлено гетерозиготностью по дефишенси в 5-й хромосоме; потеря небольшой части 21-й хромосомы вызывает у детей заболевание – острый лейкоз.

Число зарегистрированных генных болезней человека превышает три тысячи. Это такие заболевания, как гемофилия, альбинизм, фенилкетонурия, ахондроплазия, серповидно- клеточная анемия и др.

У человека анеуплоидия приводит к наследственным болезням. - Синдром Дауна: ( 2n+ 1, трисомия по 21 паре хромосом)-задержка умственного развития, пониженная сопротивляемость болезням, врождённые сердечные аномалии, короткое коренастое туловище, характерная складка кожи над внутренними углами глаз, полуоткрытый рот и т.д. Считают, что около 20% случаев моносомии заканчиваются летально ещё в первые дни эмбрионального развития или они приводят на более поздних стадиях к спонтанным абортам.

Моносомия всего организма описана для Х- хромосомы. Это синдром Шерешевского- Тернера( 44 + ХО), проявляющийся у женщин( женщина имеет низкий рост, не имеет обычных вторичных половых признаков);

Мужчины с синдромом Клайнфельтера( 44 +ХХY) характеризуются недоразвитием гонад, бесплодны, иногда развиваются молочные железы, нередко умственной отсталостью. ( Слайд 8)

.

Задание 2: Рассмотрите гербарные экземпляры растений. Какие наследственные изменения вы обнаруживаете у этих растений( есть ли разница в форме листовой пластинки, типе жилкования , типе листорасположения, типе соцветия, строении цветка и др.). Сделайте вывод о значении мутаций для организма.

- Существуют и другие подходы к классификации мутаций. Давайте попробуем вместе составить схему, иллюстрирующую многообразие видов мутаций и их классификацию( Вычерчиваю на доске основу схемы, а уч-ся предлагаю дополнить её, используя написанные на доске слова:

доминантные летальные обратные генные полезные индуцированные генеративные рецессивные вредные хромосомные спонтанные соматические геномные прямые полулетальные

Нейтральные Полезные Вредные→летальные

↖ ↑ ↘полулетальные

Прямые Обратные Доминантные Рецессивные

← Мутации →

Спонтанные Индуцированные ↙ ↘ Соматические Генеративные

↑ ↑ ↑ ↑ По характеру появления

↓
↓

↘

Генные Хромосомные Геномные

Комментарий к схеме: - Генеративные мутации – мутации, возникшие в половых клетках. – Соматические мутации – мутации, возникшие в соматических клетках. Эти мутации проявляются у данного организма и не передаются потомству при половом размножении, сохранятся только путём бесполого размножения ( у растений- вегетативным путём). – Полезные мутации – мутации, повышающие жизнеспособность организма. – Вредные мутации – понижающие жизнеспособность организма. – Прямые мутации – переход гена от дикого типа к новому состоянию( так в природе возникают множественные аллельные гены). – Обратные мутации – переход гена от мутантного состояния к дикому. – Спонтанные – мутации, возникшие естественным путём под действием факторов окружающей среды. – Индуцированные – мутации, искусственно вызванные действием определённых факторов. Для искусственного получения мутаций используют радиационный мутагенез, а также химический, под действием колхицина – алкалоида, выделяемого из клубнелуковицы безвременника. В концентрации порядка 0,01% колхицин подавляет образование веретена деления, разрушая микротрубочки. Так что хромосомы не расходятся. ( Слайд 10)

– Объясните термины: мутагенез, мутант, мутаген.

Сообщение учащегося «Частота мутаций. Причины и значение мутаций» ( прилагается). 

IV. Закрепление Работа с индивидуальными карточками.

Карточка №1 Выпишите из перечня порядковые номера примеров генотипической изменчивости. Примеры изменчивости: 1. На ферме улучшили кормление коров – молока стало больше, ухудшили кормление – молока стало меньше. 2. От овцематки с нормальными ногами родился один ягнёнок с короткими кривыми ногами, от которого произошла новая( анконская ) порода овец. ( Слайд11) 3. На хорошо удобренной почве томат образует крупные плоды, на бедной почве – мелкие плоды. 4. Ягнят воспитывали в холоде – шерсть у них стала гуще. 5.У одного растения душистого табака из почки вырос необычный побег с красивыми полосатыми листьями. 6.На поле все всходы льна погибли от мороза, а одно растение выжило, как более морозостойкое. 7. У комнатной примулы один из цветков был крупнее других и имел шесть лепестков вместо пяти. 8. У собаки выработали условный рефлекс ( выделение слюны на звонок) . 9.На грядке среди помидоров выросло одно растение, в цветке которого было семь лепестков вместо пяти. 10. Если плодовую мушку дрозофилу облучить рентгеновскими лучами, то у потомства возникают различные изменения размера крыльев, у одних особей появляются щетинки, у других они исчезают, светлеет или темнеет хитиновый покров. 11. От взрыва атомной бомбы в Хиросиме до сих пор страдают люди ( различные уродства).

Ответ: генотипическая ( мутационная ) изменчивость - 2,5,6,7,9,10,11.

Карточка №2 Составьте характеристику мутациям, ответив на вопросы:

1

Передаётся ли новый признак по наследству?

Мутации наследуются

2

Можно ли заранее предсказать, как( в ка-ком направлении) изменится организм под действием внешних условий?

Носят ненаправленный характер

3

Адекватна ли изменчивость признака по отношению к вызвавшей причине?

Не адекватны по отноше-нию к вызвавшей причине

4

Зависит ли признак от изменений в генотипе?

Связаны с изменениями в генотипе

5

Какое значение для особи имеют?

Вредные, полезные, нейтральные

6

Какую форму изменчивости характеризуют

Не определённую ( индивидуальную)

( Слайд 10)

Домашнее задание

По учебнику В.М. Константинова «Общая биология» п. 2.2.1, вопросы после параграфа, термины.

2 – й уровень. Ответить на вопросы.

1) Почему полиплоидные растения очень распространены в северных и высокогорных районах? Например, в резко континентальных условиях высокогорного Памира произрастает до 85% полиплоидов.

2) Какое явление лежит в основе резкого увеличения продуктивности полиплоидных форм культурных растений?

Задача: В Калифорнии с целью уничтожения комаров воду в озера Клеар обработали препаратом ДДТ в концентрации 0,02 мг/л. Через некоторое время у рыбоядных птиц, обитающих на этом озере, из – за нежизнеспособности эмбрионов, развивающихся в яйцах, перестали выводиться птенцы. Объясните, в чём заключается связь между обработкой озера ДДТ и нежизнеспособностью эмбрионов у птиц с озера Клеар.

Законспектировать сообщение

Сообщение «Частота мутаций. Причины и значение мутаций»

Разного рода мутации наряду с комбинативной изменчивостью составляют резерв наследственной изменчивости. Наследственная форма изменчивости – один из основных факторов, необходимых для прохождения эволюции органического мира. Наследственная изменчивость доставляет материал для действия естественного отбора, отобранные изменения закрепляют наследственность. В связи с такой важной ролью мутаций очевидный интерес вызывают следующие вопросы: как часто в природных условиях( в природе) возникают мутации и что служит причиной мутаций, то есть факторами, вызывающими их? Факторы, вызывающие мутации в организмах называют мутагенами. Мутагены бывают трёх видов:

1) физические – радиоактивные излучения, рентгеновские лучи, температура и т.д.;

 2) химические – пероксиды, соли тяжёлых металлов, иприт, кофеин, формальдегид, колхицин, некоторые компоненты табака, пищевые консерванты, гербициды и т.д.;

3) биохимические – внедрение в клетку чужой ДНК вируса и др.

Многие мутации вызывают у живых существ аномалии, нарушающие строение или функцию их органов, и тем самым в значительной степени понижают жизнеспособность данных организмов. Это ясно, так как вновь возникшие мутации изменяют ту или иную особенность в целостном организме, что нарушает его развитие или его взаимоотношения с внешней средой обитания. Становление любого организма как целостной саморегулирующейся системы и его приспособление к условиям внешней среды – это процесс, возникший в результате длительного эволюционного пути. Мутации, возникающие скачкообразно, нарушают такую приспособленность и поэтому чаще для организмов вредны, чем полезны. Мутации возникают случайным образом и спонтанно, то есть любой ген может в любой момент мутировать. Во многих генетических работах было показано, что мутации не появляются сразу в завершённом виде. Вначале возникает первичное повреждение в молекулах ДНК, которое или фиксируется в виде мутации, или удаляется из молекулы ДНК. В последнем случае происходит репарация нормальной структуры молекулы( ( от лат. «reparo» - восстанавливать). Клетка как бы самоизлечивается от повреждения, нанесённого её генетической информации. В ходе изучения механизмов репарации было установлено, что ряд наследственных болезней у человека связан с мутациями генов, ответственных за синтез ферментов, осуществляющих репарацию повреждённых молекул ДНК. Изучение спонтанных мутаций растений, животных и микроорганизмов показало, что различные виды организмов отличаются друг от друга по частоте возникновения наследственных изменений. Это обусловливается разницей в генотипах вида, в степени приспособленности данного вида к условиям среды обитания, в природных факторах и т.д. Исследованиями в области радиационного мутагенеза была установлена прямо пропорциональная зависимость между дозой энергии облучения и частотой генных мутаций, то есть чем выше доза энергии облучения, тем большее количество генных мутаций она вызывает. Большое значение имеет другой эффект радиации – суммирующий ( кумутирующий). Действие любыми малыми дозами облучения в разное время приводит в конце концов к суммированию их и проявлению в виде суммарного мутационного эффекта.

Значение мутаций

Хромосомные и генные мутации оказывают разнообразные воздействия на организм. Во многих случаях эти мутации летальны, так как нарушают развитие. У человека, например, около20% беременностей заканчиваются естественным выкидышем в сроки до 12 недель, ив половине таких случаев можно обнаружить хромосомные аномалии. Большое количество мутаций носит нейтральный характер. Возникают и полезные для организма мутации, которые улучшают какие- то свойства особи, но именно они, закреплённые в потомстве, дают ей некоторые преимущества в естественном отборе перед другими.